[发明专利]使用可极化材料及内部产生的极化场将热量转换为电能的方法及装置

权利要求书

1.一种用于将热量转换为电能的装置，其特征在于，包括：

（a）由导热和导电材料形成的第一电极；

（b）由导热和导电材料形成的第二电极，其中所述第二电极与所述第一电极间隔开；

（c）位于所述第一和第二电极之间的一层或多层的可电极化材料；

（d）一个或多个热交换器，所述热交换器用于从所述一层或多层的可电极化材料去除热能、或增加热能到所述一层或多层的可电极化材料；

（e）控制电路，所述控制电路：

使用所述一个或多个热交换器，通过交替地增加热能到所述一层或多层的可电极化材料、以及从所述一层或多层的可电极化材料去除热能，使所述一层或多层的可电极化材料在第一温度T₁与第二温度T₂间热循环；其中所述可电极化材料在T₁体现出自发极化，所述可电极化材料在T₂体现出的自发极化小于其在T₁体现出的自发极化；

其中对所述一层或多层的可电极化材料施加DC极化电压，以便当所述材料处于包括所述温度T₁的所述循环的第一部分时，所述可电极化材料形成全面的净自发极化，而且在所述第一电极和第二电极上产生屏蔽电荷；以及

其中所述第一电极和第二电极连接到负载，以便当所述可电极化材料处于包括所述温度T₂的所述循环的第二部分时，电能从所述第一电极和第二电极输出到所述负载；以及

其中，在电能输出到所述负载后，剩余电荷留在所述第一电极和第二电极上，所述剩余电荷为下一循环提供所述DC极化电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在电能输出到所述负载后，留在所述第一电极和第二电极上的剩余电荷使得产生的极化超出最大局部自由能处的极化；当所述可电极化材料从所述温度T₁向温度T₂热循环时出现所述最大局部自由能。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路还包括在电路中与所述第一电极和第二电极、以及与所述负载连接的全波整流器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在初始循环后，所述第一电极和第二电极在热循环时与所述负载保持连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路：

在每个循环的第二部分连接所述第一电极和第二电极到所述负载；以及

在每个循环的第一部分对所述一层或多层的可电极化材料施加所述DC极化电压。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制电路在每个循环期间使所述第一电极和第二电极在所述DC极化电压与所述负载之间进行切换，以便使所述第一电极和第二电极在每个循环期间连接到所述DC极化电压或连接到所述负载。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，T₂高于T₁。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，T₁高于T₂。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一层或多层的可电极化材料的每个具有一相变温度，在所述相变温度下，所述材料在其体现出自发极化的相和其未体现出自发极化的相之间发生转变。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述温度T₁和T₂，所述可电极化材料处于体现出自发极化的相内。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述温度T₁，所述可电极化材料处于体现出自发极化的相内，在所述温度T₂，所述可电极化材料处于未体现出自发极化的相内。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可电极化材料是可电极化的无定形聚合物材料。